Considere um capacitor de placas paralelas simples e carregado. A distância entre as placas é inicialmente d. Suponha que as placas são afastadas até que a separação entre elas se torne D>d. O que acontece com a energia eletrostática armazenada no capacitor após as placas terem sido afastadas?
(a) Aumenta.
(b) Diminui.
© Permanece a mesma.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre um capacitor de placas paralelas que está carregado, ou seja, tem carga armazenada. Inicialmente, a distância entre as placas é “d”, mas depois essa distância é aumentada para “D”, que é maior que “d”. Queremos descobrir o que acontece com a energia eletrostática armazenada nesse capacitor quando aumentamos a distância entre as placas. Para resolver isso, vamos usar conceitos de capacitância e energia em capacitores.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar como calcular a capacitância de um capacitor de placas paralelas. A fórmula é:
C = varepsilon0 cdot Ad
Onde:
- $ C $ é a capacitância,
- $ \varepsilon_0 $ é a permissividade do vácuo,
- $ A $ é a área das placas,
- $ d $ é a distância entre as placas.
Essa fórmula nos mostra que a capacitância é inversamente proporcional à distância entre as placas. Ou seja, se aumentarmos “d”, a capacitância “C” diminui.

Passo 3

Agora, vamos pensar na energia armazenada no capacitor. A energia eletrostática armazenada pode ser calculada de duas maneiras, dependendo do que está mantido constante. Como o capacitor está carregado, vamos assumir que a carga $ Q $ permanece constante durante o processo. A fórmula para a energia é:
Q
Onde:
- $ U $ é a energia armazenada,
- $ Q $ é a carga,
- $ C $ é a capacitância.

Passo 4

Como vimos no Passo 2, ao aumentar a distância “d” para “D”, a capacitância “C” diminui. Vamos substituir isso na fórmula da energia. Se “C” diminui, o denominador na fórmula da energia fica menor, o que faz com que a energia “U” aumente. Ou seja, maior distância entre as placas resulta em maior energia armazenada.

Passo 5

Portanto, ao afastar as placas do capacitor, a energia eletrostática armazenada nele aumenta.

Resposta

(a) Aumenta.

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